CN108431629B - 车辆用图像获取装置、控制装置、包括了车辆用图像获取装置或控制装置的车辆和车辆用图像获取方法 - Google Patents

车辆用图像获取装置、控制装置、包括了车辆用图像获取装置或控制装置的车辆和车辆用图像获取方法 Download PDF

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Abstract

车辆用图像获取装置(2)包括：向规定方向发出脉冲光的发光单元(5)；在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从目标距离区域返回来的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像的图像获取单元(8)；以及控制脉冲光的发光周期和拍摄定时的定时控制单元(9)。定时控制单元(9)控制发光周期和拍摄定时，以通过随机数调制发光周期和拍摄定时。

Description

车辆用图像获取装置、控制装置、包括了车辆用图像获取装置 或控制装置的车辆和车辆用图像获取方法
技术领域
本发明涉及车辆用图像获取装置、控制装置、包括了车辆用图像获取装置或控制装置的车辆和车辆用图像获取方法。
背景技术
在专利文献1中，公开了向本车辆前方在规定周期投射脉冲光，在根据目标距离设定的拍摄定时拍摄来自目标距离的反射光，基于由此得到的目标距离不同的多个拍摄图像中的同一像素的辉度，生成表示至每个像素的物体为止的距离的距离图像数据的车辆用距离图像数据生成装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2009-257983号公报
发明内容
发明要解决的问题
在专利文献1记载的车辆用距离图像数据生成装置中，通过在从来自本车辆的脉冲光的发光起延迟了规定时间的定时拍摄脉冲光的反射光，拍摄规定的目标距离区域的图像。在这样的装置中，通过多次反复脉冲光的发光和曝光，将成像器的电荷累积而形成影像，所以若万一连续反复拍摄来自装载了相同系统的周围车辆的脉冲光和其反射光，则有生成错误的距离图像数据的顾虑。
此外，若拍摄来自行人和护栏等的不规则的反射光、从周围车辆发出的脉冲光，则有可能无法获取正确的距离图像数据。
本发明的目的在于，提供不受来自周围车辆的脉冲光的发光和不规则的反射光的影响而可获取正确的距离信息的车辆用图像获取装置、控制装置、包括了车辆用图像获取装置或控制装置的车辆以及车辆用图像获取方法。
解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的车辆用图像获取装置包括：
发光单元，向规定方向发出脉冲光；
图像获取单元，在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从所述目标距离区域返回来的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像；以及
定时控制单元，控制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时，
所述定时控制单元控制所述发光周期和所述拍摄定时，以通过随机数调制所述发光周期和所述拍摄定时。
根据上述结构，车辆用图像获取装置可以不受来自周围车辆的脉冲发光的影响而获取正确的距离信息。
所述定时控制单元也可以通过分别对所述发光周期的基本间隔时间和所述拍摄定时的基本间隔时间添加随机数生成的时间，调制所述发光周期和所述拍摄定时。
根据上述结构，可以用简单的结构进行发光周期和拍摄定时的调制。
所述定时控制单元也可以通过对每个所述目标距离区域以随机数调制所述基本间隔时间的一部分，控制所述发光周期和所述拍摄定时。
根据上述结构，可以更进一步防止来自周围车辆的脉冲光的影响。
此外，为了实现上述目的，本发明的车辆用图像获取装置包括：
发光单元，向规定方向发出脉冲光；
图像获取单元，在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从所述目标距离区域返回来的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像；以及
定时控制单元，控制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时，
所述定时控制单元通过与周围车辆通信而控制所述发光周期和所述拍摄定时，以使所述发光周期和所述拍摄定时与从所述周围车辆发光的脉冲光的发光周期不相同。
此外，为了实现上述目的，本发明的车辆用图像获取装置包括：
发光单元，向规定方向发出脉冲光；
图像获取单元，在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从所述目标距离区域返回来的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像；以及
定时控制单元，控制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时，
所述定时控制单元基于本车辆的朝向或位置，控制所述发光周期和所述拍摄定时。
根据这些结构，车辆用图像获取装置可以不受来自周围车辆的脉冲发光的影响而获取正确的距离信息。
优选所述本车辆的朝向通过地轴传感器判定，所述本车辆的位置基于GPS数据判定。
根据上述结构，可以容易地判定本车辆的朝向或位置而适当地控制发光周期和拍摄定时。
此外，为了实现上述目的，本发明的控制装置是用于控制车辆用图像获取装置的控制装置，所述车辆用图像获取装置包括：向规定方向发出脉冲光的发光单元；以及在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从所述目标距离区域返回来的反射光并获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像的图像获取单元，
该控制装置控制所述发光周期和所述拍摄定时，以通过随机数调制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时。
根据上述结构，控制装置可以不受来自周围车辆的脉冲发光的影响而获取正确的距离信息。
此外，为了实现上述目的，本发明的车辆用图像获取方法，通过一边使拍摄定时变化，一边拍摄向规定方向发光的脉冲光的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像，
该方法控制所述发光周期和所述拍摄定时，以通过随机数调制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时。
根据上述方法，可以提供不受来自周围车辆的脉冲发光的影响而可获取正确的距离信息的车辆用图像获取方法。
为了实现上述目的，本发明的车辆用图像获取装置包括：
发光单元，向规定方向发出脉冲光；
图像获取单元，在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从所述目标距离区域返回来的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像；
定时控制单元，控制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时；以及
图像处理单元，对于由所述图像获取单元得到的多个拍摄图像进行图像处理，
所述发光单元可向多个方向射出所述脉冲光，
所述定时控制单元控制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时，以在第一定时向所述多个方向之中的第一方向射出所述脉冲光并拍摄该脉冲光的反射光，并且在与所述第一定时不同的第二定时向与所述第一方向不同的第二方向射出所述脉冲光并拍摄该脉冲光的反射光，
所述图像处理单元将在所述第一定时拍摄的第一图像和在所述第二定时拍摄的第二图像进行比较，判断是否拍摄了所述反射光以外的光，在判断为拍摄了所述反射光以外的光的情况下，生成将该光作为噪声除去的所述第一图像和所述第二图像的合成图像。
根据上述结构，可以不受不规则的反射光和从周围车辆射出的脉冲光的影响而获取正确的距离信息。
也可以所述第一方向是本车辆前方的右侧的区域，所述第二方向也可以是所述本车辆前方的左侧的区域。
也可以所述第一方向是本车辆前方的上侧的区域，所述第二方向是所述本车辆前方的下侧的区域。
根据这些结构，例如，可以容易地获取正确的距离信息。
此外，为了实现上述目的，本发明的控制装置是用于控制车辆用图像获取装置的控制装置，所述车辆用图像获取装置包括：向多个方向发出脉冲光的发光单元；以及在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从所述目标距离区域返回来的反射光并获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像的图像获取单元，该控制装置包括：
定时控制单元，控制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时；以及
图像处理单元，对于由所述图像获取单元得到的多个拍摄图像进行图像处理，
所述定时控制单元控制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时，以在第一定时向所述多个方向之中的第一方向射出所述脉冲光，拍摄该脉冲光的反射光，并且在与所述第一定时不同的第二定时向与所述第一方向不同的第二方向射出所述脉冲光并拍摄该脉冲光的反射光，
所述图像处理单元将在所述第一定时拍摄的第一图像和在所述第二定时拍摄的第二图像进行比较，判断是否拍摄了所述反射光以外的光，在判断为拍摄了所述反射光以外的光的情况下，生成将该光作为噪声除去的所述第一图像和所述第二图像的合成图像。
根据上述结构，可以不受不规则的反射光和从周围车辆射出的脉冲光的影响而获取正确的距离信息。
此外，为了实现上述目的，本发明的车辆用图像获取方法是车辆用图像获取方法，通过一边使拍摄定时变化，一边拍摄对规定方向发光的脉冲光的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像，该方法包括：
在第一定时向所述规定方向之中的一部分即第一方向射出所述脉冲光并拍摄该脉冲光的反射光的第一拍摄步骤；
在与所述第一定时不同的第二定时向与所述第一方向不同的第二方向射出所述脉冲光并拍摄该脉冲光的反射光的第二拍摄步骤；以及
将在所述第一拍摄步骤中拍摄的第一图像和在所述第二拍摄步骤中拍摄的第二图像进行比较，判断是否拍摄了所述反射光以外的光，在判断为拍摄了所述反射光以外的光的情况下，将该光作为噪声除去并生成将所述第一图像和所述第二图像合成的合成图像的图像合成步骤。
根据上述方法，可以不受不规则的反射光和从周围车辆射出的脉冲光的影响而获取正确的距离信息。
此外，为了实现上述目的，本发明的车辆包括
上述记载的车辆用图像获取装置或控制装置。
根据上述结构，例如可以提高装载了自动驾驶系统的车辆中的安全性。
发明的效果
根据本发明，提供不受来自周围车辆的脉冲光的发光和不规则的反射光的影响而可获取正确的距离信息的车辆用图像获取装置、控制装置、包括了车辆用图像获取装置或控制装置的车辆和车辆用图像获取方法。
附图说明
图1是表示本实施方式的障碍物检测装置的结构的框图。
图2是表示拍摄目标距离区域时的、发光单元的动作(发光动作)和电子快门的动作(照相机快门动作)之间的时间性关系的图。
图3是表示在本车辆前方的不同的位置存在4个不同的物体的状况的图。
图4是表示拍摄区域的一部分重叠的状态的图。
图5是表示与各物体对应的像素的时间性辉度变化的示意图。
图6A是表示来自本车辆d的射出光和来自周围车辆的射出光的光路以及这些射出光的反射光的光路的例子的图。
图6B是表示本车辆的发光周期和拍摄定时(曝光周期)和周围车辆的发光周期之间的关系的定时图。
图7是表示实施例1的定时控制单元中的控制框图。
图8是表示实施例1的发光周期和拍摄定时的调制控制的图。
图9是表示实施例1的另一例子的调制控制的图。
图10是表示实施例2的障碍物检测装置的结构的框图。
图11是表示实施例2的来自本车辆灯的光的照射范围、本车辆照相机的拍摄范围、来自对面车灯的光的照射范围、以及本车辆照相机的拍摄图像的示意图。
图12是表示实施例3的来自本车辆灯的光的照射范围、本车辆照相机的拍摄范围、来自对面车灯的光的照射范围、以及本车辆照相机的拍摄图像的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本实施方式的一例子。
图1是表示适用了车辆用图像获取装置的本实施方式的障碍物检测装置的结构的框图。图2是表示拍摄各目标距离区域时的、发光单元的动作(发光动作)和电子快门的动作(照相机电子快门动作)的时间性关系的示意图。
如图1所示，车辆V(本车辆)中设置的障碍物检测装置1包括：图像获取装置2、图像处理单元(距离图像数据生成单元)3、物体识别处理单元4、以及判断单元10。
图像获取装置2包括：发光单元5、物镜6、光倍增单元7、高速照相机(图像获取单元)8、以及定时控制器(定时控制单元)9。
发光单元5例如是配置在车辆V的前端部的近红外线LED。如图2所示，发光单元5根据从定时控制器9输出的脉冲信号，在规定的发光时间tL(例如，5ns)的期间，向规定方向(例如，车辆V的前方)射出脉冲光。例如，从发光单元5照射的脉冲光的发光周期tP设为10μs以下的间隔。
物镜6例如是被设定为将车辆V前方的规定范围作为能够拍摄的视角的光学系统，接收来自物体的反射光。物镜6可以靠近发光单元5来配置，也可以分离配置。
光倍增单元7包括电子快门7a和图像增强器7b。
电子快门7a根据来自定时控制器9的打开/关闭指令信号而打开/关闭。在本实施方式中，将电子快门7a的打开时间(电子快门时间)tG设为与发光时间tL相同的5ns。电子快门时间tG与从区域1至区域n的全部拍摄区域中的各区域(目标距离区域)的拍摄目标长度(拍摄目标深度)成正比。越增长电子快门时间tG，各区域的拍摄目标长度越长。拍摄目标长度从光速×电子快门时间tG来求，在本实施方式中，由于电子快门时间tG＝5ns，所以拍摄目标长度由“光速(约3×108m/s)×电子快门时间(5ns)”为1.5m。
图像增强器7b是用于将非常微弱的光(来自物体的反射光等)一次转换为电子并进行电放大，通过再次返回为荧光图像而将光量加倍来观察带有对比度的图像的装置。由图像增强器7b放大的光导入到高速照相机8的图像传感器。
高速照相机8根据来自定时控制器9的指令信号，拍摄从光倍增单元7发出的像，将获取的拍摄图像输出到图像处理单元3。在本实施方式中，使用分辨率640×480(横：纵)、辉度值1～255(256级)、100fps以上的照相机。
定时控制器9通过设定从发光单元5的发光开始时刻至打开电子快门7a为止的时间即延迟时间tD(在图2中，为tDn，tDn+1)，并输出与延迟时间tD对应的打开/关闭指令信号，控制拍摄定时，以使由高速照相机8拍摄的拍摄图像成为从瞄准的拍摄区域即目标距离区域返回来的反射光的定时，。即，延迟时间tD是确定从车辆V至目标距离区域的距离(拍摄对象距离)的值。延迟时间tD和拍摄对象距离之间的关系从以下的式(1)来求。
拍摄对象距离＝光速(约3×108m/s)×延迟时间tD/2...式(1)
定时控制器9通过将延迟时间tD每次增长规定间隔(例如，10ns)，以使目标距离区域向车辆V的前方(远处)连续地远离，并使高速照相机8的拍摄范围向车辆V的前方侧变化。再者，定时控制器9在电子快门7a打开之前开始高速照相机8的拍摄动作，在电子快门7a完全关闭后结束拍摄动作。
定时控制器9控制发光单元5、电子快门7a和高速照相机8，以对每个设定的规定的目标距离区域(区域1、区域2、...、区域n的各区域)进行多次发光和曝光。高速照相机8接收到的光被转换为电荷，通过反复多次的发光和曝光而被累积。将每个规定的电荷累积时间中得到的1张拍摄图像称为帧。再者，高速照相机8可以对每个目标距离区域每次获取1张(1帧)拍摄图像，或者也可以在各目标距离区域中获取多个拍摄图像(几帧)。这样一来，高速照相机8获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像，将获取的多个拍摄图像输出到图像处理单元3。
图像处理单元3基于由高速照相机8拍摄的全部拍摄区域的拍摄图像中的同一像素的辉度，生成表示距每个像素的物体(对象物体)的距离的距离图像数据，将生成的距离图像数据输出到物体识别处理单元4。
物体识别处理单元4确定距离图像数据中包含的物体。物体的确定方法可以使用图案匹配等公知的技术。
判断单元10判断由物体识别处理单元4确定出的物体(人、汽车、标志等)和本车辆(车辆V)之间的关系(距离、方向等)。
接着，说明本实施方式的图像获取的作用。
[图像获取作用]
定时控制器9设定延迟时间tD，并控制高速照相机8的拍摄定时，以使由高速照相机8拍摄的拍摄图像成为从规定的目标距离区域返回来的反射光的定时。在目标距离区域内存在物体的情况下，由发光单元5发出的光从目标距离区域返回来的时间为光在车辆V和目标距离区域之间的距离(拍摄对象距离)往复的时间，所以延迟时间tD可以从拍摄对象距离和光速来求。
在由上述方法得到的高速照相机8的拍摄图像中，在目标距离区域内存在物体的情况下，与该物体的位置对应的像素的辉度值数据受到反射光的影响，显示比其他像素的辉度值数据高的值。由此，可以基于各像素的辉度值数据，求与在目标距离区域内存在的物体之间的距离。
图3表示在车辆V的前方的不同的位置存在4个物体A～D的状况。物体A是打着伞的人，物体B是相向车道侧的摩托车，物体C是人行道侧的树木，物体D是相向车道侧的车辆(相向车)。车辆V和各物体之间的距离的关系假设为A＜B＜C＜D。
此时，在本实施方式中，使拍摄区域的一部分重叠，以使来自1个物体的反射光被反映为连续的多个拍摄区域中的拍摄图像的像素。即，如图4所示，在一边将拍摄对象距离连续地变化为B1→B2→B3→...并一边拍摄时，通过使拍摄对象距离的增加量(B2-B1)比拍摄区域的拍摄对象长度A短，设定拍摄对象距离的增加量，以使拍摄区域的一部分一边重叠一边变化。
图5表示与各物体对应的像素的时间性的辉度变化。
通过重叠拍摄区域的一部分，如图5所示，显示连续的多个拍摄图像中的同一像素的辉度值逐渐增加，在各物体A～D的位置为峰值后逐渐减小的三角波形的特性。这样，通过来自1个物体的反射光包含在多个拍摄图像中，像素的时间性辉度变化为三角波形，将与该三角波形的峰值对应的拍摄区域设为该像素中的车辆V至各物体(被摄体)A～D的距离，可以提高检测精度。
再者，可以将包括了上述实施方式的图像获取装置2的障碍物检测装置1用于所谓的AHB(自动远光)系统和ADB(自适应远光)系统的配光控制。通过同时使用将障碍物检测装置1装载在车辆V上的其他照相机传感器，例如，从由图像获取装置2得到的目标距离区域的不同的多个拍摄图像检测车辆V前方有无物体和距离，并且通过其他照相机传感器获取车辆V前方的影像。从图像获取装置2中获取的拍摄图像来求照相机传感器中获取的影像之中的各光点的距离，可以从各光点的距离、辉度、形状(光点和其周围的形状)、时序变化等判别该光点是否为车辆。这样，通过同时使用图像获取装置2和其他照相机传感器，特别是可以高精度并且高速地进行远处的车辆的探测，可以最佳地进行AHB系统和ADB系统的配光控制。
[实施例1]
图6A是表示来自本车辆d的射出光和来自周围车辆的射出光的光路及这些射出光的反射光的光路的例子的图。图6B是表示本车辆的发光周期和拍摄定时(曝光周期)与周围车辆的发光周期之间的关系的定时图。
如图6A所示，在车辆V(本车辆)前方，存在左侧人行道上的行人P、对面车道上的相向车VA、从右侧出来的侧方车VB。此外，在车辆V后方存在后续车VC。若周围车辆VA～VC装载了与车辆V同样的图像获取系统，则从车辆V的物镜6入射从周围车辆VA、VB射出的脉冲光和周围车辆VA～VC射出并例如由行人P反射的反射光。
此时，如图6B所示，若来自周围车辆的发光万一与车辆V的曝光动作(电子快门7a的开放动作)为相同的定时，则车辆V的高速照相机8不仅连续反复拍摄来自发光单元5的发光，而且连续反复拍摄来自周围车辆VA～VC的光。在图像获取时，通过多次反复发光和曝光而在图像传感器中累积电荷以形成影像，所以若来自周围车辆VA～VC的光被反复曝光，则在拍摄图像的各像素的辉度值数据中产生错误，有无法获取正确的距离信息的顾虑。
因此，本申请的发明人综合地考虑到上述情况，发现了不受来自周围车辆的脉冲光的发光的影响而可获取正确的距离信息的方法。以下，作为用于得到正确的距离信息的方法，详述实施例1。
图7是实施例的定时控制器9中的控制框图。图8是表示实施例的发光周期和拍摄定时的调制控制的图。图9是表示实施例的另一例子的调制控制的图。
在图7中，首先，通过输入期望的目标距离区域等各种条件，定时控制器9执行帧序列控制。在帧序列控制中，设定对每个目标距离区域(区域1～n)确定图2所示的脉冲光的发光时间tL的发光脉冲宽度、确定电子快门时间tG的曝光脉冲宽度、以及确定延迟时间tD的发光/曝光延迟值。此外，定时控制器9在脉冲光的发光周期(从脉冲光的发光开始时刻至下个脉冲光的发光开始时刻为止期间的时间)tP即间隔时间之中，设定不变的时间即基本间隔时间和随机数间隔时间。同样地，对于电子快门7a的开闭周期(拍摄定时)，也设定与脉冲光的发光周期同步的、不变的时间即基本间隔时间和随机数间隔时间。随机数间隔时间，例如是根据由随机数产生电路产生的随机数而随机可变的时间。随机数产生电路可装载在定时控制器9内或装载在与定时控制器9可通信的车辆ECU内。
定时控制器9从如上述那样设定的发光脉冲宽度、曝光脉冲宽度、发光/曝光延迟值、基本间隔时间、随机数间隔时间生成发光脉冲信号和曝光脉冲信号。定时控制器9将生成的发光脉冲信号输出到发光单元5，并且将生成的曝光脉冲信号输出到电子快门7a(和高速照相机8)。发光单元5基于发光脉冲信号，在规定的发光时间tL和发光周期tP向车辆前方射出脉冲光。此外，电子快门7a基于曝光脉冲信号，在规定的电子快门时间tG和拍摄定时(与发光周期tP相同的周期)进行开闭动作。
这里，在本实施方式中，如图8所示，将对基本间隔时间添加了随机数间隔时间的时间作为脉冲光的发光周期tP和与发光周期tP同步的拍摄定时。这样一来，发光单元5的发光周期tP和电子快门7a的电子快门开闭周期(拍摄定时)通过随机数而被随机地调制。
根据以上说明的实施例的图像获取装置2，具有以下列举的效果。
(1)定时控制器9控制发光周期tP和拍摄定时，以通过随机数调制发光单元5的发光周期tP和电子快门7a的电子快门开闭周期(拍摄定时)。根据该结构，即使在周围车辆VA～VC装载了与车辆V同样的图像获取系统的情况下，也可防止照相机8连续反复曝光来自周围车辆VA～VC的光。因此，图像获取装置2可以不受来自周围车辆VA～VC的脉冲发光的影响而获取正确的距离信息。
(2)定时控制器9构成为，通过对发光周期tP的基本间隔时间和拍摄定时的基本间隔时间各自相加随机数生成的随机数间隔时间，对发光周期tP和拍摄定时进行调制。根据该结构，可以用容易的结构进行发光周期tP和拍摄定时的调制。
再者，如图9所示，定时控制器9设定发光周期tP的基本间隔时间的一部分，以使其对每个目标距离区域(帧)为不同的间隔时间，而且通过添加随机数间隔时间，也可以控制发光周期tP。即，在图9所示的例子中，通过将基本间隔时间的一部分变更为与对每个帧不同的帧对应的间隔时间，拍摄各区域时的基本间隔时间分别为不同的时间。通过在对每个这种帧不同的基本间隔时间还添加随机数间隔时间，可以更进一步防止来自周围车辆VA～VC的脉冲光的影响。
[实施例2]
接着，参照图10和图11说明本实施方式的实施例2。
如图10所示，车辆V(本车辆)中设置的障碍物检测装置101包括：图像获取装置102、物体识别处理单元103、以及判断单元104。
图像获取装置102包括：发光单元5、物镜6、光倍增单元7、高速照相机(图像获取单元)8、定时控制器(定时控制单元)9、以及图像处理单元110。
图像处理单元110基于由高速照相机8拍摄的全部拍摄区域的拍摄图像中的同一像素的辉度，生成表示至每个像素的物体(对象物体)为止的距离的距离图像数据，将生成的距离图像数据输出到物体识别处理单元103。
物体识别处理单元103确定在距离图像数据中包含的物体。物体的确定方法，可以使用图案匹配等公知的技术。
判断单元104判断由物体识别处理单元103确定出的物体(人、汽车、标志等)和本车辆(车辆V)之间的关系(距离、方向等)。
如实施例1的图6A所示，在车辆V(本车辆)前方，存在左侧人行道上的行人P、对面车道上的相向车VA、从右侧出来的侧方车VB。此外，在车辆V后方存在后续车VC。若周围车辆VA～VC装载了与车辆V同样的距离图像数据生成系统，则从车辆V的物镜6入射从周围车辆VA、VB射出的脉冲光和从周围车辆VA～VC射出并例如由行人P造成的反射的不规则的反射光。作为这种不规则的反射光，不仅包含从图6A所示的周围车辆VA～VC射出并由行人P反射的反射光RP，例如，还包含从周围车辆VA～VC射出的光被护栏(特别地，护栏上安装的路边线轮廓标(反射器))等道路附近的建筑物反射的光。在本实施方式中，从本车辆即车辆V的发光单元5射出脉冲光，一边使延迟时间tD变化一边获取拍摄区域1～n的拍摄图像，比较各拍摄图像中的同一像素的辉度值数据，将最高的辉度值数据检测作为该像素的距离。因此，若不规则的反射光包含在拍摄图像中，则在拍摄图像的各像素的辉度值数据中发生错误，有无法获取正确的距离信息的顾虑。
此外，如上述，如图6B所示，若来自周围车辆的发光周期与车辆V的曝光周期(电子快门7a的开放周期)万一为相同的定时，则车辆V的高速照相机8不仅来自发光单元5的发光而且来自周围车辆VA～VC的光都被连续反复曝光，所以无法获取正确的距离信息的顾虑较大。
因此，本申请的发明人综合地考虑了上述情况，发现了不受不规则的反射光和从周围车辆射出的脉冲光的影响而可获取正确的距离信息的方法。以下，作为用于获取正确的距离信息的方法，详述实施例2。
图11的(a)、(b)是表示来自实施例2的车辆V的发光单元5的光的照射范围、车辆V的高速照相机8的拍摄范围、来自相向车VA的发光单元的光的照射范围、以及由车辆V的高速照相机8获取的拍摄图像的示意图。此外，图11的(c)是表示将图11的(a)和(b)中获取的拍摄图像除去噪声后合成的图像。
在图11的(a)中，表示在第一定时从车辆V的发光单元5射出的脉冲光的照射范围VR、车辆V的高速照相机8的拍摄范围S、从相向车VA的发光单元射出的光的照射范围VAF、以及从车辆V观察右侧的人行道上的行人P。在图11的(b)中，表示在与第一定时不同的第二定时从车辆V的发光单元5射出的脉冲光的照射范围VL、车辆V的高速照相机8的拍摄范围S、从相向车VA的发光单元射出的光的照射范围VAR、以及右侧人行道上的行人P。
如图11的(a)、(b)所示，发光单元5可向车辆前方的区域之中多个方向、例如向以照射范围VR所示的车辆前方的右侧方向(第一方向)和以照射范围VL所示的左侧方向(第二方向)分别在不同的定时射出脉冲光。由于可向车辆前方的左右方向分别射出脉冲光，所以例如成为发光单元5分别装载在车辆V的左右前大灯内，并且右侧前大灯内装载的发光单元5照射到照射范围VR，左侧前大灯内装载的发光单元5照射到照射范围VL的结构。再者，发光单元5也可以在车辆V的前端部设置可切换照射范围的单个发光单元，在第一定时和第二定时切换来自该单个发光单元的脉冲光的照射范围VR、VL。
车辆V中配备的高速照相机8的拍摄范围S是车辆V的前方范围，包含发光单元5的照射范围VR、VL两者的范围。此外，来自相向车VA的发光单元VA5(左右前大灯)的照射范围VAF与车辆V的高速照相机8的拍摄范围S部分地重复。
定时控制器9对发光单元5输出脉冲信号，以在图11的(a)所示的第一定时向车辆前方的右侧方向(照射范围VR)射出脉冲光。此时，定时控制器9对电子快门7a输出开闭指令信号，并且对高速照相机8输出指令信号(第一拍摄步骤)，以在第一定时拍摄对照射范围VR照射的脉冲光的反射光。接着，定时控制器9对发光单元5输出脉冲信号，以在图11的(b)所示的第二定时向左侧方向(照射范围VL)射出脉冲光。此时，定时控制器9对电子快门7a输出开闭指令信号，并且对高速照相机8输出指令信号(第二拍摄步骤)，以在第二定时拍摄对照射范围VL照射的脉冲光的反射光。
这样定时控制器9控制发光单元5、电子快门7a和高速照相机8的动作，以在第一定时和第二定时切换拍摄脉冲光的照射范围VR、VL。由此，高速照相机8分别获取在图11的(a)所示的第一定时拍摄的图像(第一图像)Ia和在图11的(b)所示的第二定时拍摄的图像(第二图像)Ib。例如，在图11的(a)的第一图像Ia中，在来自车辆V的照射范围VR中包含的来自行人P的反射光PL被拍摄，并且从照射到与高速照相机8的拍摄范围S部分重复的照射范围VAF的相向车VA的发光单元VA5射出的光VAL也被拍摄。另一方面，在图11的(b)的第二图像Ib中，行人P未包含在来自车辆V的照射范围VL内，所以行人P未被拍摄，只有从相向车VA的发光单元VA5射出的光VAL被拍摄。高速照相机8将第一图像Ia和第二图像Ib输出到图像处理单元110。图像处理单元110将第一图像Ia和第二图像Ib进行比较，区分从车辆V射出的光的反射光和除此以外的光。即，图像处理单元110判断为在图11的(b)中来自发光单元5未照射的区域(相当图11的(a)的照射范围VR的区域)中包含的发光单元VA5的光VAL不是从车辆V的发光单元5发出的光的反射光。图像处理单元110将该光VAL作为噪声除去，即，将相当该光VAL的数据的像素的辉度值设为0，生成第一图像Ia和第二图像Ib的合成结果即合成图像Ic(参照图11的(c))(图像合成步骤)。如图11的(c)所示，在合成图像Ic中，来自相向车VA的光VAL被除去。
在以上说明的实施例2的图像获取装置102中，发光单元5可向多个方向(例如，车辆前方的右侧方向和左侧方向)发出脉冲光。然后，定时控制器9控制脉冲光的发光周期和拍摄定时，以在第一定时对右侧方向发出脉冲光并拍摄脉冲光的反射光，并且在与第一定时不同的第二定时对左侧方向发出脉冲光并拍摄该脉冲光的反射光。然后，图像处理单元110将在第一定时拍摄的第一图像Ia和在第二定时拍摄的第二图像Ib进行比较，判断是否拍摄了从车辆V射出的光的反射光以外的光，在判断为拍摄了该反射光以外的光的情况下，将该光(例如，光VAL)作为噪声除去而生成将第一图像Ia和第二图像Ib合成的合成图像Ic。根据该结构，可以不受不规则的反射光和从周围车辆射出的脉冲光的影响而获取与车辆前方的物体有关的正确的距离信息。
[实施例3]
在上述实施例2中，发光单元5在车辆前方的右侧方向和左侧方向上可射出脉冲光，但不限于本例子。例如，在图12的(a)中，作为实施例3，表示在第一定时从车辆V的发光单元5射出的脉冲光的照射范围VU、车辆V的高速照相机8的拍摄范围S、从相向车VA的发光单元射出的光的照射范围VAF、以及从车辆V观察左侧的人行道上的行人P。此外，在图12的(b)中，表示在与第一定时不同的第二定时从车辆V的发光单元5射出的脉冲光的照射范围VD、车辆V的高速照相机8的拍摄范围S、从相向车VA的发光单元射出的光的照射范围VAR、以及左侧人行道上的行人P。在第一定时射出的脉冲光的照射范围VU是照射车辆V的前方的上侧区域的范围，在第二定时射出的脉冲光的照射范围VD是照射车辆V的前方的下侧区域的范围。这样，发光单元5可以设为分别在车辆V前方的上侧方向和下侧方向上可射出脉冲光的结构。
再者，在实施例2中，发光单元5也可以分别装载在左右前大灯内，也可以是可切换照射范围的单个发光单元。
在实施例3中，定时控制器9对发光单元5输出脉冲信号，以在图12的(a)所示的第一定时向车辆前方的上侧方向(照射范围VU)射出脉冲光，并且在图12的(b)所示的第二定时向下侧方向(照射范围VD)射出脉冲光。此外，定时控制器9对电子快门7a输出开闭指令信号，并对高速照相机8输出指令信号，以分别在第一定时和第二定时拍摄脉冲光的反射光。
这样，通过由定时控制器9控制发光单元5、电子快门7a和高速照相机8的动作，图像处理单元110分别获取在图12的(a)所示的第一定时拍摄的图像Id和在图12的(b)所示的第二定时拍摄的图像Ie。在图12的(a)的拍摄图像Id中，来自车辆V的照射范围VU中包含的来自行人P的上半身的反射光PU被拍摄，并且从照射到与高速照相机8的拍摄范围S部分重复的照射范围VAF的相向车VA的发光单元VA5射出的光VAL被拍摄。另一方面，在图12的(b)的拍摄图像Ie中，来自车辆V的照射范围VD中包含的来自行人P的下半身的反射光PD(以及道路上的车道标志)被拍摄，并且从相向车VA的发光单元VA5射出的光VAL被拍摄。图像处理单元110将拍摄图像Id和拍摄图像Ie进行比较，区分从车辆V射出的光的反射光和除此以外的光。即，图像处理单元110判断为在图12的(b)中来自发光单元5未照射的区域(相当图12的(a)的照射范围VU的区域)中包含的发光单元VA5的光VAL不是从车辆V的发光单元5射出的光的反射光。图像处理单元110将该光VAL作为噪声除去，即，将相当该光VAL的数据的像素的辉度值设为0，生成拍摄图像Id和拍摄图像Ie的合成结果即合成图像If(参照图12的(c))。如图12的(c)所示，在合成图像If中，来自相向车VA的光VAL被除去。
如以上，在实施例3中，也通过使来自发光单元5的脉冲光在车辆前方的上侧方向和下侧方向上错开定时射出，将拍摄图像Id和拍摄图像Ie进行比较，生成将从车辆V射出的光的反射光以外的光作为噪声除去的合成图像If，可以获取不受不规则的反射光和从周围车辆射出的脉冲光的影响的正确的距离信息。
以上，基于实施例1～3说明了用于实施本发明的方式，但对于本发明的具体的结构，不限于各实施例的结构，只要不脱离专利要求范围的各请求项的发明的宗旨，就容许设计变更和追加等。
在上述实施方式中，定时控制器9控制发光周期tP，以通过随机数来调制发光单元5的发光周期tP，但不限于本例子。例如，定时控制器也可以设为控制本车辆的发光周期和拍摄定时的结构，以本车辆的发光周期和拍摄定时不与从周围车辆发光的脉冲光的发光周期相同。即，通过车辆间通信等与周围车辆通信，获取与来自周围车辆的脉冲光的发光周期有关的信息，定时控制器调制本车辆的发光周期和拍摄定时，使其与周围车辆的发光周期不同。这样，通过控制本车辆的脉冲光的发光周期和拍摄定时的调制，可以获取不受来自周围车辆的光的影响的正确的距离信息。
此外，定时控制器也可以构成为，基于本车辆的朝向或位置，控制发光周期和拍摄定时。通过根据本车辆的朝向和位置调制由基本间隔时间和随机数间隔时间构成的发光周期，可以控制本车辆的脉冲光的发光周期和拍摄定时，以使其不同于来自与本车辆的朝向或位置不同的周围车辆的脉冲光的发光周期。再者，有关本车辆朝向的方向信息，例如可以通过车辆上装载的地轴传感器获取，本车辆的位置信息，例如可以从装载在车辆上的、具有地图数据和GPS(Global Positioning System；全球定位系统)数据的导航系统获取。
例如，拍摄对象长度、拍摄对象距离的变化量、每个目标距离区域的帧数等，可以根据高速照相机8和图像处理单元3(图像处理单元110)的性能而适当设定。
在上述实施方式中，如图1所示，设为照相机8具有作为图像获取单元的功能的结构，但不限于本例子。例如，图像处理单元3(图像处理单元110)也可以具有作为图像获取单元的功能，或者也可以在高速照相机8和图像处理单元3(图像处理单元110)之间设置存储拍摄图像的单独的存储器作为图像获取单元。
在上述实施方式中，如图1所示，设为在物镜6和高速照相机8之间设置了光倍增单元7(电子快门7a、图像增强器7b)的结构，但不限于本例子。例如，也可不设置光倍增单元7，而在高速照相机8内以规定的拍摄定时进行快门开启(gating)而获取多个拍摄图像。
在上述实施方式中，设为通过由图像处理单元3生成距离图像数据进行物体识别的结构，但也可以从高速照相机8拍摄的各个目标距离的拍摄图像进行物体识别。
本申请基于2015年12月21日提交的日本专利申请、申请号为2015-248829和2015年12月21日提交的日本专利申请、申请号为2015-248830，其内容在此作为参照而被引入。

Claims (4)

1.一种车辆用图像获取装置，包括：
发光单元，向规定方向发出脉冲光；
图像获取单元，在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从所述目标距离区域返回来的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像；以及
定时控制单元，控制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时，
所述定时控制单元为了通过随机数调制所述发光周期和所述拍摄定时，而通过分别对所述发光周期的基本间隔时间和所述拍摄定时的基本间隔时间添加随机数生成的时间，调制所述发光周期和所述拍摄定时，进行控制以使所述基本间隔时间的一部分对每个所述目标距离区域变化。
2.一种控制装置，是用于控制车辆用图像获取装置的控制装置，所述车辆用图像获取装置包括：向规定方向发出脉冲光的发光单元；以及在根据目标距离区域设定的拍摄定时拍摄从所述目标距离区域返回来的反射光并获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像的图像获取单元，
该控制装置为了通过随机数调制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时，而通过分别对所述发光周期的基本间隔时间和所述拍摄定时的基本间隔时间添加随机数生成的时间，调制所述发光周期和所述拍摄定时，进行控制以使所述基本间隔时间的一部分对每个所述目标距离区域变化。
3.一种车辆，其包括权利要求1所述的车辆用图像获取装置或权利要求2所述的控制装置。
4.一种车辆用图像获取方法，通过一边使拍摄定时变化，一边拍摄向规定方向发出的脉冲光的反射光，获取目标距离区域的不同的多个拍摄图像，
该方法为了通过随机数调制所述脉冲光的发光周期和所述拍摄定时，而通过分别对所述发光周期的基本间隔时间和所述拍摄定时的基本间隔时间添加随机数生成的时间，调制所述发光周期和所述拍摄定时，进行控制以使所述基本间隔时间的一部分对每个所述目标距离区域变化。
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